Морфологія клітини. Структурні компоненти цитоплазми та ядра. Історія та методи вивчення клітини

1. МОРФОЛОГІЯ КЛІТИНИ. СТРУКТУРНІ КОМПОНЕНТИ ЦИТОПЛАЗМИ ТА ЯДРА. ІСТОРІЯ ТА МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ КЛІТИНИ ПРОКАРІОТИ ТА ЕУКАРІОТИ. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТ

МОРФОЛОГІЯ КЛІТИНИ.
СТРУКТУРНІ КОМПОНЕНТИ
ЦИТОПЛАЗМИ ТА ЯДРА.
ІСТОРІЯ ТА МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ
КЛІТИНИ
ПРОКАРІОТИ ТА ЕУКАРІОТИ.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
ЖИТТЯ.

2. План

1.
Клітина як елементарна біологічна система.
2.
Історія вивчення клітини.
3.
Будови клітини:
4.
3.1.
Поверхневий апарат клітини.
3.2.
Цитоплазма.
Особливості прокаріотів і еукаріотів.

3.

ЩО ТАКЕ КЛІТИНА?

4. Клітина

Клітина - (від лат. cellula — комірка ) основна структурно-функціональна одиниця
всіх
живих
організмів,
елементарна
(найпростіша) жива система.
Клітині характерні всі основні властивості
живого: обмін речовин і перетворення
енергії, здатність до росту, розмноження,
руху, збереження і передача спадкової
інформації нащадкам тощо.

5.

Форми життя
Неклітинні
Клітинні
Одноклітинні Багатоклітинні
Колоніальні
Віруси

6. Одноклітинні організми

Це цілісні самостійні організми, яким властиві всі
життєві функції, притаманні багатоклітинним
організмам.
Амеба звичайна
Євглена зелена
Інфузорія-туфелька

7. Колоніальні організми

Організми, які складаються з певної кількості
клітин одного чи декількох типів, що зазвичай
функціонують незалежно одна від одної.
Анабена
Вольвокс
Спіруліна

8. Багатоклітинні організми

Складаються з великої кількості клітин, які тісно
пов’язані між собою, але відрізняються за
будовою та функціями і утворюють тканини,
органи, системи органів. Функціонують як єдине
ціле, а клітини є їх елементарними складовими
частинами.

9. Клітини відрізняються за розмірами, формою, функціями, які виконують. Форма клітин надзвичайно різноманітна: овальна, паличкоподібна, спір

Клітини відрізняються за розмірами, формою, функціями,
які виконують. Форма клітин надзвичайно різноманітна:
овальна, паличкоподібна, спіральна, кубічна, округла та ін.

10. Клітина

Усі клітини
складаються з
поверхневого
апарату та
цитоплазми

11. Основні етапи розвитку вчення про клітину:

Етап
Рік
відкр
иття
Вчений
Вклад у розвиток науки
І. Зародження 1665 Р.Гук
Вперше вжив термін «клітина».
про клітину.
1680 А.Левенгук Відкрив одноклітинні організми.
ІІ.Виникнення 1838 М.Шлейден Узагальнили знання про клітину;
клітинної
Т.Шванн
показали, що клітини становлять
теорії.
основну одиницю будови всіх
живих організмів.
Нова клітина походить від такої самої
ІІІ. Розвиток 1958 Р.Вірхов
вихідної шляхом поділу. Концепція
клітинної
целюлярної патології (хвороби є
теорії.
К.Бер
ІV. Сучасна
клітинна
теорія.
наслідком порушення будови і функції
клітин).
Клітина – одиниця розвитку живих
систем.
1. Клітина – основна одиниця всіх
живих організмів.
2. Утворення нових клітин можливе
лише щляхом поділу існуючої.
3. Клітини всіх одно- і

12. Історія вивчення клітини

Роберт Гук (1635 – 1703)
Антоні ван Левенгук (1632 – 1723)
1665 рік – запропонував термін
“клітина”;
за допомогою власноруч
сконструйованого мікроскопа вивчав
зрізи корка і вперше відкрив клітинну
будову рослинних тканин.
за допомогою власноруч
сконструйованого мікроскопа відкрив і
описав одноклітинних тварин (зокрема,
інфузорій), бактерій, а також еритроцити
і сперматозоїди хребетних тварин.

13.

Ян Пуркіне (1787 - 1869)
1825 – вперше спостерігав ядро в
яйцеклітині курки
Роберт Броун (1773 - 1858)
1838-1839 – відкрив ядро в клітинах
рослин (в клітинах орхідеї)

14.

Теодор Шванн
(1810 – 1882)
Матіас Шлейден
(1804 – 1881)
Клітинна теорія — загальновизнана біологічна теорія, сформульована
у середині XIX століття, що надала базу для розуміння закономірностей
живого світу і для розвитку еволюційного вчення.
1839р. – Т. Шванн спираючись на праці М. Шлейдена сформулював
основні положення клітинної теорії:
- всі організми складаються з клітин;
- клітини тварин і рослин подібні за будовою

15.

Карл Бер (1792 - 1876)
відкрив яйцеклітину ссавців і довів,
що всі багатоклітинні організми
починають свій розвиток із зиготи.
Рудольф Вірхов (1821 - 1902)
доповнив клітинну теорію
положенням “кожна клітина
утворюється з клітини”

16. Сучасні положення клітинної теорії:

клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх
живих організмів;
клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів
подібні за походженням, будовою, хімічним складом,
основними процесами життєдіяльності;
кожна нова клітина утворюється тільки в результаті
розмноження материнської клітини;
у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї
клітини (спори, зиготи тощо), різні типи клітин
формуються завдяки їхній спеціалізації протягом
індивідуального розвитку особини і утворюють тканини;
із тканин формуються органи, які тісно пов'язані між
собою.

17.

1868
Фредерік Мішер
1880
Вальтер Флеммінг
1882
Ілля Мечников
1894
Ріхард Альтман
1898
Камілло Гольджі
1945
1949
1952
1954
1956
1962
Альберт Клод, Кейт
Портер
Крістіан де Дюв
Фрітьоф Сьостранд,
Джордж Пелед
Джордж Пелед
Філіпп Сієкевітц і
Джордж Пелед
Маршал Ніренберг,
Северо Очоа та
Хар Гобінд Хорана
1966
Джонатан Сінгер
1967
Едвін Тейлор
1971
Ел Сазерленд
виділив з ядра клітини гною нуклеїнові кислоти
відкрив та описав процес мітозу в клітинах личинок
земноводних
відкрив явище фагоцитозу в лейкоцитів і пов’язав із цим захисні
властивості організмів
під назвою біобластів описав мітохондрії (назву «мітохондрії»
1897 року запропонував К. Бенда).
описав органелу, яку згодом назвали на його честь «комплексом
Гольджі»
відкрили ендоплазматичну сітку
описав лізосоми
встановили внутрішню будову мітохондрій
відкрив рибосоми, а 1956 року він з’ясував призначення
зернистої ендоплазматичної сітки
уперше виділили рибосоми з клітини
розшифрували генетичний код
запропонував «рідинно-мозаїчну» модель будови плазматичної
мембрани
з’ясував роль мікротрубочок у мітотичному поділі клітини
Отримав Нобелівську премію за дослідження механізмів
транспорту речовин через плазматичні мембрани

18.

Поверхневий апарат
клітини
Надмембранний
комплекс
Глікокалікс
(тварини)
Підмембранні
комплекси
Плазматична
мембрана
Клітинна
стінка
(рослини,
гриби, бактерії)
Мікротрубочки Мікрофіламенти
Пелікула (одноклітинні:
інфузорія, євглена тощо)
Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст від
несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовин між
клітиною і навколишнім середовищем.

19.

Мікротрубочки та мікрофіламенти – це білкові
утворення, які становлять опору клітин –
цитоскелет. Елементи цитоскелета виконують
опорну функцію, сприяють закріпленню органел у
певному положенні, а також їхньому переміщенню
в клітині.

20. Плазматична мембрана

Складається з ліпідів, білків і вуглеводів.
Ліпіди - приблизно 40% сухої маси - з них фосфоліпіди –
до 80%. Розташовані у два шари. Молекули мембранних
ліпідів складаються з двох частин — гідрофобної та
гідрофільної. Гідрофільні головки формують внутрішню й
зовнішню поверхню мембрани. Гідрофобні хвости
розташовані всередині мембрани.
Білки (30 – 70%) розміщуються на зовнішній і внутрішній
поверхнях (поверхневі білки) або пронизують мембрану на
різну глибину (внутрішні).
Вуглеводи входять до складу мембран у вигляді
комплексів із білками або ліпідами.
Клітинним мембранам характерна рідинно-мозаїчна
модель будови біологічних мембран.

21.

22. Функції плазматичної мембрани

захисна: оберігає внутрішнє середовище клітини від
несприятливих впливів;
транспортна: забезпечує
обмін
речовин
з
навколишнім середовищем;
регуляторна: містять деякі ферменти, які беруть участь
у регуляції обміну речовин і перетворенні енергії;
рецепторна: на поверхні мембрани розташовуються
рецептори – білкові утвори, які
мають здатність
сприймати подразники і певним чином на них
відповідати, таким чином плазматична мембрана
забезпечує обмін інформацією між клітиною і
навколишнім середовищем;
забезпечує міжклітинні контакти у багатоклітинних
організмів.

23. Цитоплазма

це внутрішнє середовище клітини, розташоване
між плазматичною мембраною і ядром.
Гіалоплазма - (основна плазма або матрикс
цитоплазми) - це прозорий колоїдний
розчин органічних і неорганічних сполук
Основні
компоненти
цитоплазми
у воді.
Клітинні
органели
- постійні клітинні структури, кожна з
органел забезпечує відповідні процеси
життєдіяльності клітини.
- непостійні компоненти клітини, запасні
сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин
Клітинні
включення у вигляді краплин (жири), зерен (крохмаль,
глікоген), кристалів (солі) тощо.

24. Гіалоплазма

Склад:
•Неорганічні речовини: вода, катіони (Ca2+, К+),
аніони (вугільної, фосфорної кислоти, Cl-)
•Органічні речовини: гідрофільні білки, нуклеотиди,
амінокислоти, ліпіди, вуглеводи
Стан:
•Золь (рідкий)
•Гель (драглистий)
Перехід залежить від
концентрації іонів кальцію,
АТФ та частково денатурації
чи ренатурації особливого
білка гіалоплазми - актину.
Функції цитоплазми:
1. Містить усі органоїди й забезпечує функціонування та
існування клітини як єдиного цілого.
2. Підтримує форму клітини.
3. Бере участь в обмінних процесах клітини.

25.

26.

Клітинні органели
Немембранні:
Рибосоми
Клітинний центр
Мікротрубочки
Мікрофіламенти
Одномембранні:
•ЕПС
•Комплекс Гольджі
•Вакуолі
•Лізосоми
Двомембранні:
•Мітохондрії
•Хлоропласти
•Ядро

27.

28.

29.

30.

31.

Функції:
Мікротрубочки в клітині використовуються як канали для транспортування
«вантажів». Транспортування по мікротрубочках здійснюють білки, що
називаються моторними. Це високомолекулярні сполуки, що складаються з
двох важких (масою близько 300 кДа) і декількох легких ланцюгів. У важких
ланцюгах виділяють головний і хвостовий домени. Два головні домени
зв'язуються з мікротрубочками і є власне двигунами, а хвостові —
зв'язуються з органелами та іншими внутріклітинними утвореннями, що
підлягають транспортуванню.
Виділяють два види моторних білків, здатних рухатися уздовж
мікротрубочок:
цитоплазматичні динеїни переміщують «вантаж» тільки від плюс-кінця до
мінус-кінця мікротрубочки, тобто з периферійних областей клітини до
центросоми;
кінезини, переміщуються до плюс-кінця, тобто до клітинної периферії.
Переміщення здійснюється за рахунок енергії АТФ. Головні домени
моторних білків для цього містять АТФ-зв'язуючі ділянки. Крім транспортної
функції, мікротрубочки формують центральну структуру війок
і джгутиків еукаріотів — аксонему. Типова аксонема містить 9 пар
об'єднаних мікротрубочок і дві повні мікротрубочки.

32.

Ендоплазматична сітка
Гранулярна (містить рибосоми) –
забезпечує транспорт речовин у
клітині, синтезує білки, ліпіди,
вуглеводи.
Агранулярна (без рибосом) –
забезпечує транспорт
речовин у клітині, синтезує
ліпіди, вуглеводи.

33.

Загальні функції ЕПС.
Взаємозалежна система гладенької та зернистої ЕПС працює
узгоджено і виконує ряд загальних інтегральних функцій:
1) мембрани ЕПС відокремлюють свій специфічний вміст
від цитозолю, утворюють спеціальний компартмент;
2) у матриксі ЕПС відбувається нагромадження, збереження і
модифікація синтезованих речовин;
3) ЕПС є важливою складовою системи внутрішньоклітинних
мембран, забезпечує транспорт синтезованих речовин по
внутрішніх порожнинах або за допомогою везикул у різні ділянки
клітин;
4) структура ЕПС утворює велику мембранну поверхню всередині
клітини, що важливо для багатьох метаболічних реакцій;
5) мембранна система пронизує всю клітину і виступає в якості
"внутрішнього скелету".

34.

35.

Функції комплексу Гольджі:
1) нагромадження і модифікація синтезованих
макромолекул;
2) утворення складних секретів і секреторних везикул;
3) синтез і модифікація вуглеводів, утворення глікопротеїдів;
4) КГ відіграє важливу роль у
відновленні цитоплазматичної мембрани шляхом
утвореннямембранних везикул і наступного злиття з
клітинною оболонкою;
5) утворення лізосом;
6) утворення пероксисом.

36.

Спеціальні функції комплексу
Гольджі:
1)
2)
3)
формування акросоми сперматозоїда під час
сперматогенезу;
вітелогенез - процес синтезу і формування
жовтка в яйцеклітині.
таким чином, КГ є головним регулятором
руху макромолекул у клітині, він збирає
синтезовані білки, жири, вуглеводи, формує
транспортні везикули і розподіляє по клітині
та за її межі.

37.

38.

39.

Пероксисоми:
Дрібні мембранні пухирці, які містять ферменти
каталазу та пероксидазу. Свою назву ці органели
одержали від перекису водню (Н2О2), який
утворюється в клітині в біохімічних реакціях.
2Н2О2 → 2Н2О + О2↑
Пероксисоми також беруть участь в метаболізмі
ліпідів, холестерину та ін.

40.

41.

42.

Пластиди:
Пластиди - двомембранні органели клітин рослин і
деяких тварин (джгутикових). У клітинах вищих рослин
розрізняють три типи пластид:
хлоропласти, хромопласти та лейкопласти.
Будова хлоропласта:
1 - зовнішня мембрана;
2 - внутрішня мембрана;
3 - тилакоїд;
4 - грана.

43.

Хлоропласти - забарвлені у зелений колір завдяки пігменту
хлорофілу. Між зовнішньою та внутрішньою мембранами хлоропластів
є міжмембранний простір завширшки близько 20-30 нм.
Внутрішня мембрана утворює вгини ламели та тилакоїди. Ламели мають вигляд плоских видовжених
складок, атилакоїди - сплощених вакуоль або
мішечків. Ламели утворюють сітку розгалужених
канальців. Між ламелами розміщені тилакоїди, зібрані у вигляді стопки
монет (грани). У тилакоїдах знаходяться фотосинтетичні пігменти хлорофіл, каротиноїди та ферменти, які потрібні для здійснення
різноманітних біохімічних процесів. У матриксі пластид є також
власний бшоксинтезувальний апарат (молекули ДНК і
рибосоми). Основна функція хлоропластів -фотосинтез.
Лейкопласти - безбарвні пластиди, які відрізняються від хлоропластів
відсутністю розвиненої ла-мелярної системи. Вони забезпечують синтез
ігідроліз крохмалю і білків.
Хромопласти - пластиди, які надають забарвлення (жовтого, червоного
та ін. ) пелюсткам, плодам, листкам. Забарвлення хромопластів
зумовлюють пігменти — каротиноїди. Внутрішня мембранна система у
хромопластів відсутня або утворена поодинокими тилакоїдами.

44.

45.

46.

47.

Хімічний склад:
До складу сухої речовини ядер входить - 80 %
білків, 12 % ДНК, 5 % РНК, З % ліпідів і деяка
кількість Mg2+, Mn2+. Більшість білків ферменти, що каталізують молекулярно-генетичні
процеси. Крім цього, гістонові й негістонові білки
разом із ДНК утворюють хроматин.
Певна частина білків складає основу ядра у
вигляді мікрофіламентів і ядерної пластинки - сітки
білкових ниток, що вистилає внутрішню поверхню
ядра. Спеціальні білки зв'язуються з РНК і
утворюють субодиниці рибосом. Деякі білки входять
до складу ядерних пор.
В ядрі є три різновиди РНК: ІРНК, тРНК, рРНК.

48.

Хромосоми людини:
Хромосоми людини
ділять на аутосоми
(22 пари) і
гетерохромосоми, або
статеві хромосоми (1
пара). Аутосоми не
пов’язані з
визначенням статі і не
несуть інформації про
статеві ознаки.
Каріотип жінки
записується як 46, ХХ,
а каріотип чоловіка як
46, XY.

49. Прокаріоти та Еукаріоти

організми, клітини яких не
мають ядра і характеризуються
простою будовою
організми, клітини яких мають
ядро, принаймні на певних
етапах їхнього клітинного циклу.

50.

№
Ознака
Прокаріоти
1
Представники Царства Бактерії та Ціанобактерії
2
Форми життя
Одноклітинні, колоніальні
Еукаріоти
Царства Рослини, Гриби і
Тварини
Одноклітинні, багатоклітинні,
колоніальні
Різні форми
клітин бактерій
Ціанобактерії

51.

3
4
Спадковий
матеріал
ДНК замкнута в кільце, формує
нуклеоїд
ДНК має лінійну структуру,
знаходиться в хромосомах у ядрі
Органели
Не мають одно- та двомембранних
органел. Рибосоми є, але дрібніші,
ніж в еукаріотичній клітині
Є різні немембранні, одно- та
двомембранні
Спадковий матеріал
прокаріотів
Спадковий матеріал
еукаріотів

52.

5
Прості за будовою джгутики, без
Органели руху
мікротрубочок, не оточені
плазмолемою
6
Розмножуються нестатевим
способом – поділом навпіл.
кожна з дочірніх клітин, які
утворилися внаслідок поділу
материнської, отримує
подібну спадкову
інформацію. Статевий
процес - кон'югація Під час
кон'югації дві клітини
обмінюються спадковою
інформацією (у вигляді
фрагментів молекули ДНК)
через цитоплазматичний
місток, що на певний час
утворився між ними.
Спосіб
розмноження
Джгутики складні, в їх
основі комплекс
мікротрубочок, оточені
плазмолемою
Характерні мітоз (поділ
нестатевих клітин),
мейоз (поділ статевих
клітин).
Передається весь набір
хромосом.

53.

Загальна характеристика життя:
Визначення життя
«Живлення, зростання і старіння»
(Аристотель)
«Стала одноманітність процесів за різних
зовнішніх впливів»
(Г. Тревіранус)
«Сукупність функцій,
що чинять опір смерті»
(М. Біша)

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61. ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!